事件2日後の22日、薩摩藩邸に潜伏していた土佐浪士の那須信吾が姉小路邸を訪れ、遺棄された刀が薩摩藩士田中新兵衛のものであると証言した。これを受けて姉小路家は、京都守護職・町奉行に対し、田中を犯人として告訴した。26日、武家伝奏坊城俊克および三条実美の依頼により、京都守護職の会津藩は東洞院蛸薬師の田中の寓居を急襲し、田中新兵衛およびその場に居合わせた仁礼源之丞、下僕の太郎を逮捕し、坊城邸へ連行した。しかし会津藩は京都守護職の職掌上、容疑者の逮捕までは行ったが、薩摩藩との関係悪化を恐れ、拘留・取調は拒否した。坊城は、京都町奉行永井尚志に命じて町奉行所に拘留させたが、田中は隙を見て奉行所内で自決してしまい、真相究明は不可能となった（なお仁礼は芸州藩邸、太郎は米沢藩邸に預けられた）。この責任を取り、永井は京都所司代牧野忠恭（越後長岡藩主）に謹慎を申し出ている。田中の自殺により、真相は永遠に闇の中に埋もれることとなってしまった。現在でもなお事件の真犯人について諸説あるが、田中を実行犯とする説が最も有力である。真の動機は不明ながら薩摩藩の意向とは関係なく、単独犯行として凶行に及んだと思われる。田中はこのころ精神不安でノイローゼ気味であったという証言もあり、衝動的な犯行とみられる。
事件翌日、武家伝奏野宮定功は将軍家茂、京都守護職松平容保および在京中の大名に対し、刺客を探索するよう命じた。将軍からも同様の沙汰が諸藩へ発せられ、また京都守護の任にあたる藩には禁裏九門に厳重な警備体制を布くよう命じている。事件現場には、犯行に使われたと思われる刀が遺棄されていたため、その刀の所有者を割り出すことから捜査が始められた。凶器の刀は「奥和泉守忠重」の銘があり、薩摩風の拵であったため、当初から薩摩藩関連者の犯行と目されたが、薩摩藩側は逆に犯行現場にわざわざわかりやすい凶器を遺すというのは薩摩藩を陥れる謀略であると主張し、薩摩犯人説を否定していた。
かつてはプロレス番組にも力を入れていた。1960年代にスポーツ中継強化の一環として海外のプロレス大会のフィルムを放送した『プロレスアワー』や日本初の女子プロレスの定期中継番組となった『女子プロレス中継 世界選手権シリーズ』を開始、1970年代からは国際プロレスの定期中継として『国際プロレスアワー』、1980年代にはやはり海外のプロレスを紹介する『世界のプロレス』を放送していた。『世界のプロレス』はロード・ウォリアーズやディンゴ・ウォリアー（後のアルティメット・ウォリアー）を日本に初めて紹介したことで知られ、その一方では第1次UWFのテレビ中継を番組の枠内で行ったことでも知られる。1990年代には天龍源一郎が全日本プロレス退団後の1991年に設立し、天龍を旗頭とした団体「SWS」の旗揚げ戦を特番で中継し、同団体の後期には月1回の深夜枠で定期中継を行った。WWE（旧：WWF）のダイジェスト番組『WWF LiveWire』『WWE Afterburn』や全日本プロレスの中継番組『プロレスLOVE』、ZERO-ONEの中継番組『破壊王プロレスZERO-ONE』、パンクラスの中継番組『格闘Xパンクラス』なども放送していた。また、プロボクシング中継では、かつてはモハメド・アリやマイク・タイソンらのビッグマッチを始め、「世紀の死闘」と言われた金沢和良の世界王者ルーベン・オリバレスへの挑戦、大熊正二の世界王座奪還、渡辺二郎の海外防衛戦、竹原慎二のミドル級王座挑戦など日本人の世界タイトルマッチも数多く中継して来た。海外の試合はWOWOWやJ SPORTS（旧・スポーツ・アイ ESPN）に移ったが、現在も日本タイトル戦や中小ジム所属ボクサーの世界戦を中継しているほか、帝拳・協栄両プロモーションと提携することもある。ボクシング判定を巡り議論が激しくなる中、2006年9月18日に行われた川嶋勝重VSクリスチャン・ミハレス戦ではガッツ石松による独自採点が好評となり、JBCの採点公開に影響を与えた。また、翌2007年に行われた「ボクシング・グランプリ2007」を始め、1月はビッグマッチの中継を行っている。2011年より大晦日に世界戦を中継しており、2012年はトリプル世界戦を放送した。近年はテレビ朝日が手放したワタナベ主催興行が中心となっていたが、2017年にワタナベ主催興行の放映権がTBSに移ったため、この年を最後にボクシング中継は行われていない。1970年代のキックボクシングブームの頃にはTBS・日本テレビ・NETテレビと共に中継も行っていた。女子キックも1970年代から80年代にかけて『ピンクショック!』『激突!女子格闘技大戦争』のタイトルで中継した。21世紀に入ってからも女子格闘技専門番組『肉力強女』を放送した。2005年にはアメリカの総合格闘技UFCを地上波で唯一中継しており、2010年には初のプライムタイム中継を行った。また、2006年からは日本唯一の金網格闘技『CAGE FORCE』の中継を開始している。2006年から新しいスタイルのプロレス『ハッスル』の放映権を獲得し、不定期で特番を放送していた。なお、2007年10月-2008年3月には定期番組『どハッスル!!』も関東ローカルで放送された。また、2007年の大晦日にも放送（録画放送。BSジャパンは放送なし。後日FIGHTING TV サムライで放送）し、テレビ東京で初の紅白裏番組での格闘技中継となった。2008年より旗揚げされた総合格闘技興行『戦極』の地上波中継権を獲得した。9月27日に特別番組を放送し、翌10月5日から深夜枠でのレギュラー番組『最強格闘技・戦極G!』→『格闘技ドキュメント SRC魂』→『格闘技伝説 雷電』を行っている。2009年3月29日には『DRAGON GATE3.22両国大会』が放送された。2015年10月よりK-1にとって久方ぶりの地上波となる『新K-1伝説』が開始。